1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	45
Laboratorijske vježbe	15
Seminar	15

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

Polimerno inženjerstvo

CILJ KOLEGIJA
Studenti upoznaju vrste polimerizacijskih reakcija: radikalska, postupna, ionska, kopolimerizacija i polimerizacije otvaranjem prstena. Studenti upoznaju elementarne stupnjeve radikalske lančane polimerizacije: inicijacija, propagacija, terminacija, prijenos rasta lanca. Studenti upoznaju načine industrijske provedbe polimerizacijskih reakcija: polimerizacija u masi, u otopini, suspenzijska i emulzijska polimerizacija.
Studenti upoznaju načela modeliranja osnovnih tipova polimerizacijskih reakcija - modelira se kemijska reakcija (međuovisnost raspodjele molekulskih masa, konverzije i reakcijskog vremena) ali i fizikalni efekti pri polimerizaciji. Studenti analiziraju osnovne tipove polimerizacijskih reaktora.
Studenti upoznaju osnovne polimere i karakteristična primjenska svojstva polimera kao inženjerskih materijala. Studenti upoznaju osnove procesa preradbe polimera te dizajniranja svojstava polimernih inženjerskih materijala. Studenti razumijevaju promjenu svojstava tijekom procesa prerade, od početnog polimera do oblikovanog proizvoda.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA
1. Monomeri s dvostrukom vezom i s funkcionalnim skupinama, nomenklatura polimera ovisno o mehanizmu polimerizacije
2. Mehanizmi polimerizacija:lančasta ili radikalska, postupna ili kondenzacijska, ionska polimerizacija (kationska i anionska)
3. Koordinacijska polimerizacija, polimerizacija otvaranjem prstena i kopolimerizacija
4. Tehnološki postupci dobivanja polimera: polimerizacija u masi ii polimerizacija u otapalu
5. Heterogena polimerizacija.:polimerizacija u emulziji i polimerizacija u suspenziji
6. Molekulske mase polimera, masena raspodjela, brojčana raspodjela, integralna raspodjela, diferencijalna raspodjela, analitičke funkcije raspodjele, disperznost
7. Modeliranje postupnih (stupnjevitih) polimerizacija u kotlastom reaktoru. Ovisnost koncentracije reaktivnih čestica i raspodjele molekulskih masa o kinetičkim parametrima, vremenu, konverziji, asimetriji. Polimerizacije tipa AB, A2plusB2, ABplus B, Reverzibilnost polimerizacije. Geometrijska raspodjela.
8. Modeliranje lančanih polimerizacija. Idealna anionska polimerizacija u kotlastom reaktoru. Ovisnost koncentracije reaktivnih čestica i raspodjele molekulskih masa o kinetičkim parametrima, vremenu, konverziji. Poissonova raspodjela. Neidealna anionska polimerizacija. Kationska polimerizacija. Radikalska polimerizacija u kotlastom reaktoru. Ovisnost koncentracije reaktivnih čestica i raspodjele molekulskih masa o kinetičkim parametrima, vremenu, konverziji. Fizikalni efekti kod radikalskih polimerizacija, gel-efekt, ostakljivanje, efekt kaveza.
9. Modeliranje kopolimerizacija. Stupnjevite kopolimerizacije. Raspodjela sljedova. Radikalske kopolimerizacije. Raspodjela sljedova. Pomak sastava. Grananje kod stupnjevitih polimerizacija. Kritična konverzija. Gel, sol, ovješena frakcija, elastična frakcija. Grananje kod radikalskih polimerizacija, povratni ugriz.
10. Modeliranje polimerizacijskih reaktora. Stupnjevita, idealna anionska i radikalska polimerizacija u homogenom protočnom kotlastom reaktoru, odnosno segregiranom protočnom kotlastom reaktoru. Makromiješanje, mikromiješanje. Cijevni reaktor, u turbulentnom režimu, s recirkulacijom, u laminarnom režimu, njutnovsko i nenjutnosvsko ponašanje. Ekstruder kao reaktor. Modeliranje heterogenih polimerizacija, kinetika suspenzijske i emulzijske polimerizacije.
11. Pregled faza tehnološkog procesa proizvodnje polimernog proizvoda. Modifikacija strukture i svojstava polimernih materijala. Toplinska svojstva. Termomehanička krivulja. Kalorimetrijska svojstva. Deformacija krutina. Dinamičko mehanička svojstva, ciklička opterećenja. Reološka svojstva polimera. Reološki modeli.
12. Podjela procesa preradbe polimera. Tehnološki postupci oplemenjivanja i preoblikovanja polimera. Toplinska i energijska bilanca preradbe polimera. Korelacija značajki procesa preradbe s preradbenim i primjenskim svojstvima polimernog materijala.
13. Proces ekstruzije. Značajke ekstrudera. Značajke materijala i strukturiranje u procesu ekstruzije. Postupci prešanja polimera. Strojevi za prešanje. Pogonski podesivi parametri oblikovanja prešanjem.
14. Oblikovanje ojačane plastike uz kemijsku pretvorbu; duromerne smole/stakleno vlakno. Ojačana plastika plastomera; plastomer/stakleno vlakno, granulat, prešanje. BMC i SMC postupci. Specifičnosti celularnih materijala. Oblikovanje.
15. Višefazni polimerni sustavi. Sastav, udjeli i morfološka struktura pojedinih faza u višefaznim polimernim sustavima i utjecaj na strukturu i svojstva. Modifikacija i stabilnost višefaznih polimernih sustava. Kompatibilizacija i mješljivost.
-
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Opće kompetencije:
1. razumijevanje posebnosti polimernih sustava u odnosu na niskomolekulske i njihova analiza
2. ovladavanje tehnikama sinteze polimernih materijala i njihove karakterizaciju - šire primjenjivo i na druge klase materijala
3. primjena prethodno usvojenih koncepata reakcijskog inženjerstva na polimerizacijske reakcije; ovladavanje specifičnostima polimerizacijskih reakcija
4. općenito unapređivanje inženjerske metodologije grafičkog prikaza, metodologije pismenog izvješćivanja i sl.

Specifične kompetencije:
1. razumijevanje i stjecanje znanja o sintezi polimernih materijala
2. stjecanje znanja i razumijevanje metoda kontrole proizvodnih procesa dobivanja polimera
razumijevanje i stjecanje znanja o preradi polimernih materijala

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA
Pohađanje predavanja, izrada seminara, rješavanje samostalnih seminarskih zadataka, izrada referata uz vježbe.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE
Predavanja, laboratorijske vježbe, usmeni seminari, numerički seminari.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA
Kolokvij. Pismeni ispit, ukoliko student ne zadovolji na kolokvijima. Ocjena referata seminarskih zadataka. Pri ocjenjivanju će se pored uspjeha na kolokvijima, odnosno ispitu, uzimati u obzir cjelokupni rad studenta.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA
Studentska anketa.

ISHODI UČENJA KOLEGIJA
1. Usporediti i ocijeniti različite metode sinteze polimernih materijala
2. Vrednovati utjecaj različitih procesnih varijabli na detalje strukture polimernih materijala pri industrijskim polimerizacijama
3. Odabrati postupak prerade polimernog materijala u gotovi izradak na osnovi znanja o načelima prerade polimernih materijala, vrste i strukture polimera te vrste i konstrukcije polimernog izratka
4. analizirati procese proizvodnje polimera i načine kontrole kvalitete polimernih proizvoda
5. samostalno prezentirati rezultate laboratorijskih istraživanja iz područja polimernoga inženjerstva u pisanome i usmenome obliku

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET PRIDONOSI
1. interpretirati prednosti i nedostatke najnovijih dostignuća u području kemijskog inženjerstva
2. kritički ocijeniti podatke te iz njih izvlačiti zaključke
3. primijeniti široko i duboko znanje iz područja matematike, kemije, kemijskog inženjerstva i drugih znanosti za rješavanje znanstvenih, stručnih i općih društvenih problema u području svoje ekspertize


OBVEZNA LITERATURA
1. D. W. Clegg, A. A. Collyer, Structure and Properties of Polymeric Materials, The Institute of Materials, London, 1990.
2. C. Hall, Polymer Materials, J. Wiley & Sons, New York, 1990.
3. T. A. Osswald, G. Menges, Materials Science of Polymers for Engineers, Carl Hauser Verlag, Munchen,1995.
4. G. Odian, Principles of Polymerization, 4. izd. Wiley-Interscience, New York, 2004.
5. N. A. Dotson, R. Galván, R. L. Laurence, M. Tirrell, Polymerization Process Modeling, Wiley-VCH, New York, 1996.

DOPUNSKA LITERATURA:
1. A. Collyer, L. A. Utracki, Polymer Rheology and Processing, Chapman & Hall, Hampshire, 1990.
2. H. L. Williams, Polymer Engineering, Elsevier Sci. Publ. Comp., N. Y., 1985

1. Usporediti i ocijeniti različite metode sinteze polimernih materijala
2. Vrednovati utjecaj različitih procesnih varijabli na detalje strukture polimernih materijala pri industrijskim polimerizacijama
3. Odabrati postupak prerade polimernog materijala u gotovi izradak na osnovi znanja o načelima prerade polimernih materijala, vrste i strukture polimera te vrste i konstrukcije polimernog izratka
4. Analizirati procese proizvodnje polimera i načine kontrole kvalitete polimernih proizvoda
5. Samostalno prezentirati rezultate laboratorijskih istraživanja iz područja polimernoga inženjerstva u pisanome i usmenome obliku

1. LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA:
   1. D. W. Clegg, A. A. Collyer, Structure and Properties of Polymeric Materials, The Institute of Materials, London, 1990.
   2. C. Hall, Polymer Materials, J. Wiley & Sons, New York, 1990.
   3. T. A. Osswald, G. Menges, Materials Science of Polymers for Engineers, Carl Hauser Verlag, Munchen,1995.
   4. G. Odian, Principles of Polymerization, 4. izd. Wiley-Interscience, New York, 2004.
   5. N. A. Dotson, R. Galván, R. L. Laurence, M. Tirrell, Polymerization Process Modeling, Wiley-VCH, New York, 1996.
   
   DOPUNSKA LITERATURA:
   1. A. Collyer, L. A. Utracki, Polymer Rheology and Processing, Chapman & Hall, Hampshire, 1990.
   2. H. L. Williams, Polymer Engineering, Elsevier Sci. Publ. Comp., N. Y., 1985,

Obavezni predmet - Redovni modul - Kemijsko-procesno inženjerstvo